4.6 超重和失重 —【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一册导学案

§4.6超重和失重导学案【学习目标】1．通过阅读课本P101超重与失重部分，能准确说出超重、失重与完全失重的定义2．能够运用牛顿运动定律分析超重、失重现象，并求出体重计对人的支持力。

3. 知道加速度的方向是超重失重的条件。

【重点难点】重点：会运用牛顿运动定律分析超重失重现象难点：由物体的运动状态判断物体所处的状态【课前自主学习】一、重力的测量1.方法一:(1)测量物体做自由落体运动的加速度g;(2)用测量物体的质量m;(3)利用牛顿第二定律得:。

2.方法二:利用力的对重力进行测量。

将待测物体悬挂或放置在测力计上,使它处于状态,这时测力计的示数反映了物体所受的大小。

视重:体重计、测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。

（依据牛顿第三定律：视重=物体受到的支持力）实重:物体实际的重力大小。

结论:静止或匀速状态下，视重=实重。

【思考和探究】一、物理情境：站在体重计上向下蹲，在下蹲过程，体重计的示数先变小，后变大，再变小。

为什么呢？运动分析：下蹲过程人体经历了哪些运动过程？先向下，再向下，最后。

站起来的过程呢？先向上，再向上，最后。

受力分析：阅读课本109-110超重与失重内容，勾画并默写超重、失重、完全失重的定义。

已知人的质量为m，人运动的加速度大小为a人对体重计的压力为F N。

（1）加速下蹲：a方向：关系：F N G分析过程（列牛二定律）：（2）减速下蹲：a方向：关系：F N G分析过程（列牛二定律）：（3）静止状态：a=0 关系：F N G站起来的过程呢？（4）加速上升：a方向：关系：F N G分析过程（列牛二定律）：（5）减速上升：a方向：关系：F N G分析过程（列牛二定律）：超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物体所受的重力的现象。

失重：物体对支持物的压力或对悬挂无的拉力物体所受的重力的现象。

总结：如何判断是超重还是失重？1、从力的角度判断：2、从加速度方向角度判断：二、思考并完成1.设某人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。

《超重和失重》教学设计工作单位：教师姓名：本阶段的学生已经学习了运动分析，受力分析和牛顿运动定律等知识，并且对生活中的超重和失重现象也有一定的感性认识。

同时具有一定的实验动手能力、观察分析能力和总结归纳能力。

但是利用数理知识解决问题的能力尚未发展成熟。

演示“落瓶实验”。

实验现象和许多同学的猜想不同，在产生的认知冲突的同时，也激发了学生的好奇心。

借此提问水瓶和水静止时与自由下落时有何不同？一、重力的测量我让学生分组实验利用弹簧测力计对钩码称重，在实验中观察学生操作并提问，称量钩码重力时应使物体处于什么状态？弹簧测力计是哪个力的大小？为什么这个力可以表示物体重力？请同学们思考，小组讨论。

学生可以结合和受力分析和牛顿第三定律解决这个问题，从而认识到拉力和重力是两个不一样的力，我们把这里的拉力称为视重。

同理也简单介绍体重秤。

二、超重和失重自制超重和失重演示仪如图所示，是用手机摄像头和无线传屏，很好的将演示实验的现象记录并展示出来。

调节小车质量，让小车加速上升、加速下降，从超重和失重最简单的情况入手，再逐步过渡到复杂情况。

（演示实验）通过实验中的两种现象引出超重和失重的概念。

1.超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象。

2.失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象。

注意：物体所受重力没有发生变化！三、超重和失重的条件1.设计用力的传感器进行探究实验。

在学生提出猜想后，分组实验。

用传感器拉动钩码，由静止先突然向上移动一段距离，再由静止突然向下移动一段距离，得到运动过程中拉力的变化图像。

提出问题：钩码上升的一段距离经历了哪些运动状态？在对这段上升过程的图像分析，通过比较视重F 和物重G 的大小关系，向上加速为超重，向下减速为失重，分别标记在图像上，再结合加速和减速时速度与加速度的方向关系，确定加速度方向填入表格。

同理得到下降过程中情况。

完成表格后，引导学生比较速度、加速度方向和超重失重的关系，从而得到超重和失重的条件。

4.6 超重和失重教学目标与核心素养物理观念：建构超重和失重的物理观念，了解超重和失重的原因，超重和失重与运动方向、加速度方向关系。

科学思维：学会对实际情景“建模”，用科学的方法解决实际问题。

培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。

科学探究：经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

科学态度与责任：体验学以致用的乐趣，感受物理与生活、社会与科学技术的相关性。

教学重难点重点：(1)发生超重、失重现象的条件及其本质。

(2)判断超重和失重现像。

难点：超重和失重的本质。

教学过程【新课引入】视频：电梯从一楼上升到六楼。

仔细观察：（1）电梯刚启动加速上升时，台秤和弹簧秤的示数变化情况。

（2）电梯快到六楼减速上升时台秤和弹簧秤的示数变化情况。

台秤和弹簧秤的示数为什么会变化？这就是我们今天要学习的超重和失重的知识。

【新知探究】一、重力的测量1．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力G=mg（实重）。

2．重力的称量（1）视重：测量仪器显示的读数，是指物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力。

（2）测量重力常用的两种方法方法一，用天平测质量，利用G＝mg算重力。

自由落体运动加速度g可测量得到。

方法二：利用力的平衡条件测量重力。

根据二力平衡的原理：物体受到的重力G=台秤对物体的支持力F；根据牛顿第三定律：物体对台秤的压力F/和台秤对物体的支持力F是一对作用力和反作用力。

因此物体的重力G=物体对台秤的压力F/（数值上）。

二、超重和失重什么是超重呢？是下列这两种情况吗？1.超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象（视重>实重）。

如升降机内物体随升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上.根据牛顿第二定律，有F N－mg＝maF N＝m（g＋a）>mg此时，体重计的示数大于人受到的重力，所以属于超重现象。

α向上，视重>重力，超重现象2．失重物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象（视重<实重）。

4.6 超重和失重学习目标：1.认识超重和失重现象2.理解产生超重、失重现象的条件和实质3.了解生活实际中超重和失重现象。

4.会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。

学习过程：【自主学习】一、重力的测量1.方法一:先测量物体做自由落体运动的_______________,再用天平测量物体的____________,利用_________________可得G=mg。

2、方法二:将待测物体悬挂或放置在测力计上,使它处于_________________状态,根据力的_________________可得重力等于测力计的示数,即G=F。

二、超重和失重1、超重定义:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力)___________物体所受重力的现象产生条件:物体具有_______________的加速度2、失重定义:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力)___________物体所受重力的现象产生条件:物体具有_______________的加速度3、完全失重定义:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力产生条件:物体的加速度a=g【典例分析】一、对超重和失重的理解例1、如图所示,某人站在体重计上。

当他静止时体重计的指针指在45 kg刻度处,则在他快速蹲下不动的整个过程中,体重计的指针 ( )A.一直指在大于45 kg刻度处B.一直指在小于45kg刻度处C.先指在大于45 kg刻度处,后指在小于45 kg刻度处,最后指在等于45 kg刻度处D.先指在小于45kg刻度处,后指在大于45 kg 刻度处,最后指在等于45 kg刻度处二、超重和失重现象的应用例2、如图所示,电梯的顶部挂一个弹簧测力计,弹簧测力计下端挂了一个质量为1kg的重物,电梯匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N。

在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12N。

关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10 m/s2 )（）A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2m/s2B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为4 m/s2D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2【当堂检测】1.下列关于超重和失重的说法中，正确的是( )A.物体处于超重状态时，其重力增加了B.物体处于完全失重状态时，其重力为零C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D.物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化2.容器内盛有部分水，现将容器竖直向上抛出，设容器在上抛过程中不发生翻转并且忽略空气阻力，那么下列说法中正确的是( )A.上升过程中水对容器底面的压力逐渐增大B.下降过程中水对容器底面的压力逐渐减小C.在最高点水对容器底面的压力大小等于水的重力大小D.整个过程中对容器底面都没有压力 3．一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。

《超重和失重》学历案（第一课时）一、学习主题本课学习主题为“超重和失重”现象及其物理原理。

通过本课的学习，学生将掌握超重和失重的概念，理解超重和失重现象的物理本质，并能够运用所学知识分析生活中的超重和失重现象。

二、学习目标1. 理解超重和失重的概念，掌握其基本特征；2. 掌握超重和失重现象的物理原理，包括牛顿运动定律和力的平衡原理；3. 能够运用所学知识分析生活中的超重和失重现象，提高物理知识的应用能力；4. 培养学生的观察能力、分析能力和实验能力，增强学生的科学素养。

三、评价任务1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的表现，包括回答问题、参与讨论等，评价学生对超重和失重概念的理解程度；2. 作业评价：布置相关习题，评价学生对超重和失重现象的物理原理的掌握程度；3. 实验报告评价：组织学生进行实验，并要求学生撰写实验报告，评价学生的实验能力和对实验结果的分析能力。

四、学习过程1. 导入新课：通过展示一些超重和失重现象的实例，引导学生思考这些现象的共同特点和物理原理，为后续学习做铺垫。

2. 学习超重概念：通过讲解超重的定义、特征及产生条件，使学生明确超重的概念。

3. 学习失重概念：同样通过讲解失重的定义、特征及产生条件，使学生理解失重的概念。

4. 探讨超重和失重的物理原理：结合牛顿运动定律和力的平衡原理，深入探讨超重和失重现象的物理本质。

5. 实例分析：选择一些生活中的超重和失重现象，引导学生进行分析，提高学生的物理知识应用能力。

6. 课堂小结：总结本课学习的重点内容，加深学生对超重和失重现象的理解。

五、检测与作业1. 课堂小测验：进行一次小测验，检测学生对超重和失重概念的理解程度；2. 课后作业：布置相关习题，包括选择题、填空题和问答题等，巩固学生对超重和失重现象的物理原理的掌握程度；3. 实验报告：组织学生进行实验，并要求学生撰写实验报告，提高学生的实验能力和对实验结果的分析能力。

六、学后反思1. 反思学习过程：学生应反思自己在学习过程中的表现，包括听讲、记笔记、参与讨论等，找出自己的不足之处；2. 反思学习效果：学生通过完成作业和实验报告等任务，反思自己对超重和失重现象的理解程度和应用能力，找出需要进一步提高的地方；3. 提出建议：学生可以提出对教学方法、教学内容等方面的建议，以便教师改进教学。

4.6 超重和失重一、学习目标1.通过学习目标一及其活动了解测量物体重力的方法。

（物理观念、科学探究）2.通过学习目标二及其活动了解超重、失重及完全失重的概念，探究超重、失重现象及其实质。

体会生活中、体育运动中超失重现象，会用牛顿第二定律定量处理超重、失重问题。

（物理观念、科学探究、科学态度与责任）二、导入新课“神舟十三号”飞船成功发射，进入轨道后，航天员王亚平变得身轻如燕仿佛仙女一般在太空舱内飘来飘去，她似乎已经失去了重力，然而她真的摆脱了地球的束缚吗？这一节课就让我们来一探其背后的究竟吧。

三、自主学习学习目标一：重力的测量情境引入站在体重计上向下蹲，观察体重计示数的变化。

在人静止后，观察体重计的示数，思考后回答下列问题。

问题：1.测力计的示数实际上反映的是什么力的大小?2.放在（或挂在）测力计上的物体受到哪些力的作用?3.什么条件下才能认为测力计的示数反映了物体的重力大小?知识生成：测量重力常用两种方法：一种方法是，先测量物体做自由落体运动的①___________，再用天平测量物体的②_________，利用牛顿第二定律可得物体的重力 G= ③______；另一种方法是，利用力的④_______条件对重力进行测量。

将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于⑤_______状态，这时物体受到的重力跟测力计对它的拉力或者支持力大小相等，测力计的⑥_______就反映了物体所受到的重力大小。

学习目标二：对超重和失重现象的理解情境引入小星家住十八楼，每天上学放学均要乘竖直升降电梯上下楼。

小星去上学时，刚开始他在电梯里总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了。

快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。

阅读课本“超重和失重”，回答下列问题。

问题：1.按照运动状态变化来说，电梯下降过程可以分几个阶段？2.人在电梯中受到哪些力的作用？3.电梯加速下降时，加速度的方向怎样？人受到的合力方向怎样？匀速下降时加速度怎样？人受到的合力怎样？减速下降时，加速度方向怎样？人受到的合力方向怎样？知识生成.：1.失重：如图所示，人加速向下运动的过程中，加速度方向⑦_______，根据牛顿第二定律 mg−F N=ma ，得 F N= ⑧___________ <mg ，即此时体重计的示数所反映的视重⑨_______（选填“大于”或“小于”）人所受到的重力。

4.6超重和失重【课标要求】通过实验，认识超重和失重现象【学习目标】(1) 通过体验或者实验，认识超重和失重现象(2)通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件，并应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。

(3)通过查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应用，解释生活中的超重和失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。

【创设情境】站在体重计上向下蹲，观察体重计的示数变化；当人静止后，保持某一数值不变。

难道人的重力会变化吗？还是另有原因？【问题体验1】请大家思考一下问题1、测量物体重力的方法有哪些？2、测力计测量重力的原理是什么？【归纳总结1】重力的测量1.由重力大小G=_________，需测量的物理量_____________________________________2.由二力平衡可知G =F，F指的是测力计对物体的__________________________________ 【问题体验2】观看视频，分析以下问题，并填表电梯从一楼由静止开始上升至八楼再由八楼下降至一楼的过程中，经历哪些运动过程?各个过程分别是什么样的运动?在各个过程中体重计的示数情况怎样?运动状态运动性质示数情况加速度方向静止上升4-6-1下降【归纳总结2】超重失重1.超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_________物体所受重力的现象。

(2)产生条件：物体具有向上的______________。

2.失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)___________物体所受重力的现象。

(2)产生条件：物体具有___________的加速度。

(3)完全失重①定义：物体对支持物(或悬挂物)作用力F=__________;②产生条件：加速度a=_________，方向______________。

超重和失重一、教学目标1.物理观念（1）知道超重和失重的现象；（2）理解超重和失重现象的本质2.科学思维学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象，具有初步的观察能力、分析概括能力。

3.科学探究通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。

培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。

4.科学态度与责任培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学重难点教学重点：知道超重和失重现象的概念;产生超重和失重的条件;会分析解决超重和失重的实际问题。

教学难点：经历在电梯升降过程中感受到的超重和失重过程,观察并体验超重和失重现象,探究产生超重和失重现象原因,学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

三、教学分析“超重与失重”是牛顿运动定律的具体应用。

对于这一知识点,教材安排该内容为例题人在加速上升的电梯中对地面的压力这一实际问题,很好地体现了新课程“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。

学生经过四章节的学习,对力与运动的关系有了比较深入的理解,初步具备分析推理能力以及实验能力。

四、教学过程一、情境引入1.演示实验：一学生演示“磁铁落吸”实验。

将两块环形磁铁(取自老式喇叭尾部)穿在一根圆柱形木棒上。

本来吸在一起，实验前，把他们分开，并让两铁N、S极相对且相距15cm左右。

双手持木棒的左右两末端并使整个装置水平静止，整个装置在双手突然释放，到再次被接住的短暂过程中,磁铁会突然吸引在一起。

2．童话故事（ppt展示情景画面）：泰山与鸿毛竟然让天平保持平衡！这可能吗？过渡：带着这些疑问，我们一起来学习超重失重。

二、新课教学探究一:什么是超重和失重现象?1.重力测量的原理用牛顿第三定律与二力平衡讲清视重与实际重力在物体静止时的关系，以后求视重可以转化为求拉力或支持力。

2.什么叫超重、失重？分组实验：①用一根手指吊起弹簧，让弹簧下的钩码上下震动起来，感受弹簧拉力的大小变化吗？②有的同学把弹簧换成纸带，换成老师亲手绕制的小弹簧，下挂钩码（300g 左右的重锤），向上迅速一提，观察纸袋与晓弹簧的变化，说明什么？（纸带断了，小弹簧超过弹性限度了，说明迅速向上提的某个时刻，拉力一定大于重力，纸带、小弹簧承受不了了。

课题：4.6超重和失重课时：3课时授课人：李胜利教学目标1)知道什么是超重、失重；2)知道超重和失重产生的条件；3)知道超重、失重的实质。

4)了解生活中的超重、失重现象及超重、失重在现代科学技术研究中的重要应用。

教学重点超重和失重的实质教学难点失重状态下物体的运动状态教学方法实验，多媒体教学过程一复习回顾：1牛顿第二定律的内容是什么？解决的两类主要问题是什么？2第三定律的内容是什么？在实际中的主要应用是什么？二新课引入：播放视频：宇航员在太空中的活动情景：物体在空中飘，人可以象鸟一样飞，为什么在太空中会出现如此场景呢？学了本节课，就可知道三新课教学：思考下列问题：1.列车沿东西方向匀速行进，桌上有一静止小球，乘客突然发现球沿桌面向东运动，则列车有可能做何运动？（结论：相同的加速度有不同的运动形式）2.测量重量的仪器是什么？怎样用弹簧秤测量物体的重量？弹簧秤的读数是显示什么力的大小？（物体对弹簧秤的拉力）试证明静止状态下物体对弹簧秤的拉力等于重力。

3.物体对弹簧秤的拉力在任何情况下都等于物体的重量吗？实验演示：当弹簧秤带着钩码加速上升时，弹簧秤的读数变大；当弹簧秤带着钩码加速下降时，弹簧秤的读数变小；可见，弹簧秤的读数并不总等于物体的重量。

4.两个概念：实重：物体的实际重量。

G=mg.视重：弹簧秤的读数（显示物体对弹簧秤的拉力）。

联系：只有在静止或匀速直线运动的情况下：视重=实重。

5.为什么视重和实重不相等呢？（一）超重：⏹分析将弹簧秤带着钩码向上猛提时视重大于物重的原因：a)弹簧秤是测哪个力的大小的？b)以谁为研究对象比较合适？c)向上猛提弹簧秤时物体做何运动？以钩码为研究对象，受力如图，根据牛顿第二定律：F-mg=ma, F=mg+ma>mg , （以a的方向为正方向）由于弹簧拉钩码的力与钩码拉弹簧的力是一对作用力和反作用力，两者等大，所以，弹簧秤加速上升时，视重大于物重。

⏹思考：如果把一个台秤放在升降机里，质量为m的人站在台秤上，当升降机加速上升时，台秤的读数会有什么变化？启：台秤是测哪个力的大小的？选谁为研究对象比较合适？以人为研究对象，受力如图，根据牛顿第二定律：N-mg=ma, N=mg+ma>mg , （以向上为正方向）可见，当台秤加速上升时人对台秤的压力大于自重。

第四章运动和力的关系第6节超重和失重1.能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。

2.通过实验，认识超重和失重现象，能通过牛顿运动定律对它们进行定量分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。

重点1.超重和失重的实质2.在超重和失重中对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算难点利用牛顿第二定律解决超重、失重问题。

（一）重力的测量1. 在地球表面附近，物体由于地球的①而受到重力。

2. 测量重力常用的两种方法：一种方法是先测量物体做自由落体运动的②，再用天平测量，③，利用牛顿第二定律可得G=mg。

另一种方法是利用④对重力进行测量。

将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于⑤测力计的示数反映了物体所受重力的大小。

（二）超重和失重1. 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）⑥的现象，叫作超重现象。

2. 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）⑦的现象，叫作失重现象。

3. 完全失重：物体对支持物（或对悬挂物）⑧的现象，叫作完全失重。

答案：①吸引②加速度g③物体的质量④力的平衡条件⑤静止状态⑥大于物体所受重力⑦小于物体所受重力⑧完全没有作用力【典例一】如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯做匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g 取210m/s ）( )A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为24m/sB.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为24m/sC.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为24m/sD.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为24m/s解析：电梯匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N ，可知重物的重力等于10 N ，质量为1 kg ，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N ，可知电梯处于失重状态，加速度向下，对重物受力分析，根据牛顿第二定律有mg F ma -=，解得24m/s a =，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为24m/s ，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上减速运动，故B 、C 正确，A 、D 错误.答案：BC【典例二】某人在以加速度22m/s a =匀加速下降的升降机中最多能举起175kg m =的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg 的物体，则此升降机上升的加速度是多大？(g 取210m/s )解析：设此人在地面上的最大“举力”为F ，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F .以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同．当升降机以加速度22m/s a =匀加速下降时，对物体有：11m g F m a -=1()F m g a =-得：()75102N 600N F =⨯-=设人在地面上最多可举起质量为0m 的物体 则00600,kg 60kg 10F m g m === 设升降机匀加速上升的加速度为a '，对物体有：22F m g m a -='22600(10)m/s 2m/s 50a '=-= 所以升降机匀加速上升的加速度为22m/s .答案：60 kg ；22m/s一、重力的测量1.可以根据当地的重力加速度g ，用公式mg G =计算得到。